Demokritovo učenje. Koncept "atoma" i "praznine"

Filozof Demokrit iz Abdera pomirio je eleičko i heraklitsko gledište. On je napravio sintezu ova dva pogleda. Kao i Heraklit, verovao je da se sve u svetu kreće, menja i deli na delove, ali je, prateći Eleatike, verovao i da Biće može biti samo nedeljivo i nepromenljivo. Na kraju krajeva, Bitak je vječan, što proizlazi iz samog ovog pojma, a vječno ne može biti djeljivo, jer ono što se sastoji od dijelova ne postoji uvijek (ako su dijelovi zajedno, postoji, ali ako su razdvojeni, onda neće biti). Svaka stvar se sastoji od dijelova, vjerovao je Demokrit, ali svaki njen dio se, pak, sastoji od dijelova, pa se sve dijeli koliko god hoćete. Ali ako je podjela moguća ad beskonačno, ako se sve uopće sastoji od dijelova i sve je djeljivo, šta se onda može nazvati Bićem? Deljivo nije večno, ali sve je deljivo, pa nije sve večno, ali Biće može biti samo večno, dakle, uopšte ne postoji. Ali Bitak ne može ne biti, što proizilazi iz samog pojma. Stoga je potrebno pretpostaviti da je sve podijeljeno ne u beskonačnost, već do određene određene granice, preko koje je podjela nemoguća. Odnosno, postoji određena čestica, iako vrlo mala, ali dalje nedjeljiva. Budući da je nedjeljiv, ne može se uništiti, jer se ne sastoji od dijelova na koje se može raspasti. Ono postoji vječno, što znači da je stvarna osnova Bića, njegov nosilac, sam Bitak. Dividenda na grčkom zvuči kao "tomos". Negativna čestica na grčkom je "a". Dakle, nedjeljivo je "atomos" ili "atom". Ovu riječ, kao što vidimo, prvi je upotrebio Demokrit, a već dvije hiljade godina postoji u svim zapadnim jezicima. Jasno je da atom u modernom smislu uopšte nije isti kao Demokritov. Danas ovaj pojam označava vrlo mali element materije, ali nikako nedjeljiv: znamo da se atom sastoji od elementarnih čestica i da ima složenu strukturu. Kod Demokrita, atom je nužno nedjeljiv i stoga vječan, ono što se može smatrati istinskim Bićem. Na kraju krajeva, jedino svojstvo atoma je uvijek biti. Čak i da je želio da ne bude, nije to mogao učiniti. Atom (nedjeljiv) je osuđen na nepromjenjivo postojanje, na Biće. Demokrit u svojoj doktrini o postojanoj osnovi svih stvari - atomu - čestici svemira, vječnom, nedjeljivom i nepromjenjivom - dijeli gledište eleatskih filozofa.

Ali nakon Heraklita, vjerovao je da se svijet vječno mijenja. Činjenica je da prema Demokritu postoji beskonačno mnogo atoma, oni se kreću u praznini i, sudarajući se, ujedinjuju, postoje neko vrijeme zajedno, a zatim se, pod utjecajem novih sudara, odvajaju i ponovo kreću, u interakciji jedni s drugima. Kombinacija atoma vodi rađanju stvari, razdvajanje - njihovoj smrti. Svi objekti, dakle, nastaju i uništavaju se, a svijet je vječno kretanje i promjena. Sve su stvari potpuno različite, ali su istovremeno, u velikoj mjeri, iste, jer se sastoje od istih atoma. Svjetska raznolikost svedena je na jednu osnovu - atomi koji se kreću u praznini. Što se tiče raznovrsnosti univerzuma, Tales ima jedno poreklo - vodu, a Anaksimen vazduh, Pitagora ima broj, pa Demokrit ima atome. Zašto se stvari razlikuju jedna od druge ako su napravljene od istog materijala? Zato što su atomi od kojih su formirani povezani u svakoj stvari na različite načine i u različitim omjerima.

Svaki objekt je samo privremena kombinacija nedjeljivih čestica i postoji samo dok su zajedno. Stvari, to jest, nisu, pa prema tome nisu stvarno Biće, drugim riječima, generalno, u velikoj mjeri, nemaju, ali postoji samo ono od čega se sastoje – skup nepromjenjivih atoma. Na isti način, svojstva stvari postoje privremeno: nema stvari, nema ni njenih svojstava. Oni, dakle, također, uglavnom, ne postoje, jer su samo produkti atomskih kombinacija. Sve što vidimo oko sebe, kaže Demokrit, zapravo nije stvarna stvarnost. Iza tog neautentičnog svijeta koji nas okružuje krije se stvaran, ali nama nevidljiv svijet atoma i praznine. On zaista postoji, a sve što senzualno opažamo samo je njegov proizvod i stoga prolaznost, fantom, fatamorgana, iluzija. Nema planina, nema nebeskih tela, nema vode, nema zemlje, nema vazduha, nema biljaka i životinja, kaže Abdera mislilac, nema hladnoće, nema toplog, nema slatkog, nema slanog, nema belog, nema zelenog, nema baš ništa, ali samo nam se čini da sve to jeste. Ali samo atomi i praznina zaista postoje.

Da bismo ilustrirali atomističku sliku Demokritovog svijeta, dajmo analogiju. Svima je poznata ova vrsta likovne umjetnosti kao što je mozaik: postoji set stakla u boji ili čipsa, od kojih se može napraviti jedan uzorak ili ornament ili onaj, jednu ili drugu kombinaciju. Hajde da napravimo neku sliku od njih, pa da je razbijemo i napravimo drugu, i tako dalje. Da li svi ovi crteži zaista postoje? Ne, oni ne postoje, oni su samo mogućnost. A šta zaista postoji? Samo ovaj set mozaik čaša i ništa više! Dakle, univerzum, prema Demokritu, nisu stvari i njihova svojstva, već samo zbir atoma, koji je jedina stvarnost.

Filozof Demokrit iz Abdera pomirio je eleičko i heraklitsko gledište. Napravio je sintezu dva pogleda. Poput Heraklita, verovao je da se sve u svetu kreće, menja i deli na delove, ali je, prateći Eleatike, verovao da bićem može postojati samo nedeljivo i nepromenljivo. Na kraju krajeva, Biće je vječno, što proizlazi iz samog pojma, a vječno ne može biti djeljivo, jer ono što se sastoji od dijelova ne postoji uvijek (ako su dijelovi zajedno, postoji, ako su razdvojeni, neće biti ). Svaka stvar se sastoji od dijelova, vjerovao je Demokrit, ali svaki njen dio se, pak, sastoji od dijelova, pa se sve dijeli koliko god hoćete.

Ali ako je podjela moguća do beskonačnosti, ako se sve sastoji od dijelova i djeljivo, šta se onda može nazvati Bićem? Deljivo nije večno, ali sve je deljivo, pa nije sve večno, ali Biće može biti samo večno, dakle, uopšte ne postoji. Ali Bitak ne može ne biti, što proizilazi iz samog pojma. Stoga je potrebno pretpostaviti da je sve podijeljeno ne u beskonačnost, već do određene određene granice, preko koje je podjela nemoguća. Drugim riječima, postoji određena čestica, iako vrlo mala, ali dalje nedjeljiva. Nedeljiv, ne može se uništiti, jer se ne sastoji od delova na koje se može raspasti. Ono postoji vječno, dakle, i stvarna je osnova bića, njegov nosilac, predstavlja samo biće. Dividenda na grčkom zvuči kao "tomos". Negativna čestica na grčkom je "a". Dakle, nedjeljivo je "atomos" ili "atom". Ovu riječ, kao što vidimo, prvi je upotrebio Demokrit, a već dvije hiljade godina postoji u svim zapadnim jezicima.

Naravno, atom u modernom smislu uopće nije Demokritov atom. Danas ovaj pojam označava element materije koji je premali, ali nikako nedjeljiv: znamo da se atom sastoji od elementarnih čestica i da ima složenu strukturu. Kod Demokrita, atom je nužno nedjeljiv i stoga vječan, ono što se može smatrati istinskim Bićem. Na kraju krajeva, jedino svojstvo atoma je uvijek biti. Čak i da je želio da ne bude, nije to mogao učiniti. Atom (nedjeljiv) je osuđen na nepromjenjivo postojanje, na Biće. Demokrit u svojoj doktrini o postojanoj osnovi svega postojećeg - atomu (čestica svemira, vječna, nedjeljiva i nepromjenjiva) - dijeli gledište eleatskih filozofa.

Međutim, slijedeći Heraklita, vjerovao je da se svijet vječno mijenja. Budući da, kako je tvrdio Demokrit, postoji beskonačno mnogo atoma, oni se kreću u praznini i, sudarajući se, ujedinjuju, postoje neko vrijeme zajedno, onda se, pod utjecajem novih sudara, razdvajaju i ponovo kreću, u interakciji jedni s drugima. Kombinacija atoma dovodi do rađanja stvari, razdvajanja - do njihovog uništenja. Svi objekti, dakle, nastaju i uništavaju se, a svijet predstavlja vječno kretanje i promjenu. Sve su stvari potpuno različite, ali u isto vrijeme su, uglavnom, iste, jer se sastoje od istih atoma. Svjetska raznolikost svedena je na jednu osnovu - atomi koji se kreću u praznini. Što se tiče raznovrsnosti univerzuma, Tales ima jedno poreklo - vodu, a Anaksimen vazduh, Pitagora ima broj, pa Demokrit ima atome. Zašto se stvari razlikuju jedna od druge ako su napravljene od istog materijala? Jer atomi od kojih su formirani povezani su u svakoj stvari na različite načine i u različitim omjerima.

Svaki objekt je samo privremena kombinacija nedjeljivih čestica i postoji samo dok su zajedno. Stvari ili postoje ili ne, pa stoga nisu stvarno Biće, drugim riječima, one u velikoj mjeri ne postoje, već postoji samo ono od čega se sastoje – skup nepromjenjivih atoma. Na isti način, svojstva stvari postoje privremeno: nema stvari, nema ni njenih svojstava. Dakle, ni oni, uglavnom, ne postoje, jer su samo proizvodi atomskih kombinacija. Sve što vidimo oko sebe, kaže Demokrit, zapravo nije stvarna stvarnost. Iza neautentičnog svijeta koji nas okružuje krije se stvaran, ali nama nevidljiv svijet atoma i praznine. On zaista postoji, a sve što senzualno opažamo samo je njegov proizvod, a samim tim i prolaznost, fantom, fatamorgana, iluzija. Nema planina, nema nebeskih tela, nema vode, nema zemlje, nema vazduha, nema biljaka i životinja, kaže Abdera mislilac, nema hladnoće, nema toplog, nema slatkog, nema slanog, nema belog, nema zelenog, nema baš ništa, ali samo nam se čini da sve to jeste. Samo atomi i praznina zaista postoje.

Da bismo ilustrirali atomističku sliku Demokritovog svijeta, dajmo analogiju. Svima je poznata jedna od vrsta likovne umjetnosti - mozaik: od seta staklenih čaša ili čipsa u boji možete napraviti jedan uzorak ili ornament ili onaj, razne kombinacije. Hajde da napravimo sliku od njih, pa je razložimo, napravimo drugu, itd. Da li svi ovi crteži zaista postoje? Ne, oni ne postoje, oni su samo mogućnost. A šta zaista postoji? Samo ovaj set mozaik čaša i ništa više! Dakle, univerzum, prema Demokritu, nisu stvari i njihova svojstva, već samo zbir atoma, koji je jedina stvarnost.

Moderna nauka se mogla pojaviti prije nekoliko hiljada godina da su se tada razvile Demokritove ideje. Njegov najnevjerovatniji uvid bila je doktrina atoma - najmanjih nedjeljivih čestica koje se slobodno kreću u praznini i od kojih je sastavljeno sve što postoji. "Ne postoji ništa osim atoma i praznine", rekao je veliki Grk. Sve ostalo - od senzacija poput ukusa i boje do nematerijalnih entiteta poput duša i bogova - proglasio je pukim izgledom. Ove ideje su se snažno razlikovale od opšteprihvaćenih, tako da je kruna antičke fizike bila doktrina o četiri elementa-elementa koje je razvio Aristotel - zemlji, vodi, vazduhu i vatri, čije mešanje daje sve supstance. Mehanika takvog procesa nije bila ništa jasnija od kombinacije demokratskih atoma, ali u ovom slučaju ljudi su se barem bavili elementima, vidljivim ili opipljivim.

Četiri sile

Aristotelovi elementi otprilike odgovaraju čvrstom, tečnom i gasovitom stanju materije, kao i plazmi, shvaćenom tek u 20. veku. Pa ipak, ova teorija je bila naučno sterilna – iz nje nisu proizašle hipoteze koje se mogu potvrditi sve dok atomi nisu viđeni u njenoj osnovi.

"Vazduh" (plin). U pesmi "O prirodi stvari" Lukrecije Kar, starorimski sledbenik Demokrita, ubedljivo je pokazao da vazduh treba da se sastoji od sitnih čestica nevidljivih oku. Ali nevidljivost se ne meša dobro sa zdravim razumom. Tek u 19. veku Englez Džon Dalton je dodao nove argumente za postojanje atoma.

Godine 1801. otkrio je da mješavina plinova u posudi stvara pritisak jednak zbiru pritisaka svakog plina odvojeno u istoj zapremini. To znači da različiti gasovi dele istu zapreminu, kao što bi trebalo da bude u slučaju atoma koji lete u praznini. Dalton je također primijetio da se tvari kemijski kombinuju jedna s drugom samo u određenim omjerima, kao da formiraju molekule od određenog broja atoma svake vrste.

Pristalice ideje atoma i molekula su se uvelike povećale kada je Rudolph Clausius povezao toplinu s njihovim nepravilnim kretanjem, a James Maxwell izračunao je brzine čestica plina. Tada je Ludwig Boltzmann preuzeo proučavanje haotičnog kretanja atoma u praznini, koji je za to stvorio moćan matematički aparat - statističku fiziku.

Ali uprkos napretku u teoriji, nevidljivost atoma je izazvala sumnje u njihovu stvarnost. Ove sumnje koštale su Boltzmanna života. Zbog stalnih napada na njegovu kinetičku teoriju gasova, razvio je maniju progona, a 1906. godine, kada gotovo nije bilo protivnika, izvršio je samoubistvo.

Kliknite za uvećanje

"Voda" (tečnost). Demokrit je objasnio pokretljivost tečnosti prazninama između atoma. Kao što je Lukrecije napisao, čestice vode se dijele ispred nosa ribe, a za to im je potrebno mjesto. Kada se kreću, guraju sljedeće čestice dok ne stignu do onih koje se skupljaju iza repa ribe. Ali pošto u vodi postoje praznine, onda se ona mora komprimirati. U međuvremenu, za razliku od gasa, tečnost takođe održava konstantnu zapreminu pod pritiskom. To je bilo u suprotnosti s Demokritovom teorijom. Nestišljivost vode pomirio je s atomskom teorijom Holanđanin Jan Van der Waals 1873. godine, izumio specijalnu silu koja djeluje između atoma i molekula. Prema Van der Waalsu, oni stupaju u interakciju poput ljudi: u daljini ne primjećuju jedni druge, u blizini osjećaju privlačnost, ali kada su preblizu oštro se odbijaju. Stoga, molekule plina slobodno lete, au tekućini se drže na fiksnoj udaljenosti, odupirući se i širenju i posebno kompresiji.

Atomska teorija strukture tekućina i plinova konačno je potvrđena 1909. godine, kada je francuski fizičar Jean Baptiste Perrin eksperimentalno testirao teoriju Brownovog kretanja, koju je razvio Albert Einstein 1905. godine - nasumično kretanje sićušnih čestica suspendiranih u tekućini, npr. kao polen, uzrokovan haotičnim utjecajem molekula na njih. U Perrinovim eksperimentima po prvi put nisu uočeni sami atomi i molekuli, već direktni rezultati njihovog utjecaja. To nije spasilo Boltzmanna, a Van der Waals je sljedeće godine dobio Nobelovu nagradu.

"Zemlja" (kristal). Van der Waalsove sile, sprečavajući atome da se približe, održavaju prazninu između njih, što je Demokrit smatrao tako važnom. Ali ove sile ne ometaju kretanje atoma. Kako onda čvrsta tijela zadržavaju ne samo volumen, već i oblik? Prije samo jednog stoljeća, priroda čvrstog stanja ostala je misterija. Naravno, i tada su znali da mere tvrdoću i elastičnost, a krajem 19. veka ruski kristalograf Evgraf Fedorov je čisto matematički otkrio svih 230 (!) mogućih tipova simetrije kristalne rešetke. Njihova vizualizacija omogućena je rendgenskom strukturnom analizom, koja se pojavila 1913. godine. Ali sve to nije objasnilo zašto su atomi raspoređeni u krutom geometrijskom redu i zadržavaju ga.

Odgovor je došao iz kvantne mehanike. Ispostavilo se da se u mikrosvijetu čestice bliske jedna drugoj ne mogu kretati na proizvoljan način. Energija njihove interakcije može imati samo fiksne vrijednosti, koje odgovaraju određenim pozicijama. Svaki sloj atoma u kristalu kruto određuje raspored atoma sljedećeg sloja. Da bi se atom pomjerio u kristalnoj rešetki, energija koja se na njega prenosi mora premašiti određenu graničnu vrijednost potrebnu za "kvantni skok". Slabiji uticaji ne utiču na čestice. Stoga je tvrdoća tijela direktna posljedica diskretne, kvantne interakcije mikročestica. Za prelazak iz čvrstog u tekuće stanje potrebno je protresti rešetku kako bi atomi iskočili iz svojih fiksnih položaja. Za to je potrebna energija. A da biste se pretvorili u plin, također morate dodati energiju za savladavanje van der Waalsovih sila.

"Vatra" (plazma). Svojstva nedjeljivih atoma kod Demokrita su ovisila o obliku. Posebnu ulogu dao je sfernim atomima vatre, za koje je smatrao da su sposobni za samopogon. Zbog svoje male veličine prodiru u najsitnije praznine između drugih atoma, prenoseći na njih svoje kretanje, u čemu je Demokrit vidio izvor topline, života i uma. I tu se, neočekivano, otkrivaju mnoge paralele sa modernom naukom, međutim, ako pod "atomima vatre" mislimo na nabijene čestice - elektrone i jone. Zaista, zahvaljujući ionima, nervni impulsi se prenose u živim organizmima.

Atomi plina se dijele na ione i elektrone pod djelovanjem visoke temperature, jakog zračenja ili visokog napona. Godine 1928. američki hemičar Irving Langmuir nazvao je ovu mješavinu nabijenih čestica plazma. Dobro provodi struju, tako da se munja probija kroz zrak. Čestice plazme ne samo da se sudaraju u parovima, kao u gasovima, već i međusobno deluju električno – privlače se i odbijaju na daljinu. Zbog toga se velike grupe čestica mogu kretati zajedno i talasi putuju kroz plazmu pod određenim uslovima. Bljeskovi aurore uzrokovani su upravo takvim "kolektivnim efektima" u tokovima solarne plazme zarobljenim magnetnim poljem Zemlje.

Interakcija sa magnetnim poljem je još jedno važno svojstvo plazme. To je ono što je odgovorno za fluktuacije u aktivnosti Sunca, koje se u potpunosti sastoji od plazme. Da bi primili zvjezdanu energiju termonuklearne fuzije na Zemlji, potrebno je zagrijati plazmu na stotine miliona stepeni, držeći je magnetnim poljima. Ali zbog složenog ponašanja plazme, ovaj problem još nije u potpunosti riješen.

Reificirani oksimoroni

Gas, tečnost, kristal - tri agregatna stanja, koja izgledaju kao da se međusobno isključuju. Međutim, danas su otkrivena mnoga prelazna stanja, svojevrsni fizičko-hemijski oksimoroni koji kombinuju kvalitete različitih "elemenata".

Čvrsta tečnost (staklo). U vitražima u srednjovjekovnim katedralama donji dijelovi stakla obično su nešto deblji od gornjih. To se često objašnjava činjenicom da staklo nije kristalna čvrsta supstanca, već više kao vrlo viskozna tečnost, i tokom stotina godina ima vremena da se malo iscedi. Prva polovina ovog objašnjenja je tačna. U staklu nema uređene strukture, kao u kristalima. Kada se staklo smrzne, njegov viskozitet naglo raste: molekuli postaju sve teže pomični i na kraju se smrzavaju, formirajući neku vrstu snimka tekućine.

Godine 1927. australijski profesor Thomas Parnell započeo je jedan od najdugovječnijih eksperimenata u historiji. Nakon što je lijevak napunio bitumenom, stavio ga je na tronožac ispod prozirnog poklopca i čekao. Za života profesora iz lijevka su pale samo dvije kapi, a do 2000. osam kapi sa prosječnim intervalom od devet godina. Viskoznost bitumena je 200 milijardi puta veća od viskoznosti vode, a u svakodnevnom životu takva viskozna tečnost se percipira kao čvrsta materija.

Dakle, cure li prozori u katedralama? Da, ali mnogo sporije nego što je potrebno da se objasni efekat zgušnjavanja. Na staklenim sočivima starih teleskopa nisu uočene deformacije. Na sobnoj temperaturi, viskozitet stakla je milijardu puta veći od bitumena, tako da se kap ne formira tokom čitavog života svemira. Zadebljanje je najvjerovatnije zbog činjenice da ranije nisu znali lijevati staklo striktno konstantne debljine, a vitražari su radi pouzdanosti stavljali komade debelim rubom prema dolje.

Tečni kristali. Kristal je standard uređene strukture, gdje svaki atom zna svoje mjesto u redu. A u tečnosti se molekuli kreću haotično. Ali između ovih ekstrema postoji srednji oblik organizacije materije, u kojem je pokretljivost još uvijek očuvana, ali već postoji red. Molekule tekućeg kristala imaju izdužen oblik i zbog interakcije u paru pokušavaju da se poredaju paralelno jedna s drugom, zbog čega supstanca izgleda drugačije iz različitih smjerova.

Jedan od otkrića tečnih kristala, njemački fizičar Otto Lehmann, imao je prilično čudne poglede na prirodu običnih kristala. Nije vjerovao u postojanje krute rešetke u njima i vjerovao je da neki kristali mogu biti potpuno mekani, gotovo tekući. Godine 1888, praški botaničar Friedrich Reinitzer poslao je Lehmannu nekoliko neobičnih hemijskih jedinjenja, u kojima je struktura počela da se pojavljuje u tečnoj fazi pod određenim uslovima. Lehman je ovo smatrao konačnom potvrdom svoje teorije. Ali fizička zajednica je, naprotiv, postajala sve uvjerenija da kristali imaju krutu rešetku i odbacivala samu činjenicu postojanja strukturiranih tekućina. Nezavisna potvrda njihove stvarnosti pojavila se tek 1908. godine. A onda su tečni kristali zaboravljeni na pola veka. Sjetili su ih se tek šezdesetih godina prošlog vijeka, kada su odjednom našli mnoge primjene. Jedna od glavnih je povezana sa sposobnošću njihovih molekula da se okreću pod utjecajem električnog polja, blokirajući ili propuštajući tok svjetlosti. Zahvaljujući njoj, tečni kristali su postali osnova ravnih ekrana.

Superkritični fluidi. Da biste savladali liniju koja razdvaja tečnost od gasa, potrebno je da platite "energetski porez" koji se zove toplota isparavanja. Ali ova granica se može zaobići. Na primjer, razlika između tekućeg i plinovitog stanja nestaje u blizini vode na temperaturama i pritiscima iznad takozvane kritične tačke (374°C, 218 atmosfera). Rečeno je da voda postaje superkritična tečnost. Promjenom temperature i tlaka zaobilazeći ovu kritičnu tačku, moguće je glatko, bez faznih prijelaza, transformirati superkritični fluid u vodu i paru.

Njemački oceanolozi su 2008. godine otkrili hidrotermalne otvore s temperaturama od 407°C, pa čak i 464°C u ekvatorijalnom dijelu podvodnog Srednjoatlantskog grebena. Pritisak na dubini od oko 3000 m prelazi 300 atmosfera. To znači da iz izvora ne bije voda ili para, već natkritični vodeni fluid, koji iz crijeva iznosi masu mineralnih tvari. Dovoljno je reći da vrijednost kiselosti (pH) u ovim potocima dostiže 2,8, kao u sirćetu, naspram 8,0 u morskoj vodi.

Superkritični fluidi su odlični rastvarači. Ovo svojstvo se koristi, na primjer, za dobivanje kafe bez kofeina. Samo umjesto vode ovdje se koristi ugljični dioksid u kojem je kritična temperatura 31 °C, a tlak 73 atmosfere. Zbog svojih plinovitih svojstava, superkritični ugljični dioksid prodire duboko u zrna kafe, te, pokazujući tečna svojstva, otapa i uklanja do 99% kofeina koji se u njima nalazi.

Čvrsti gas (aerogel). Da bi tečnost zadržala svoj oblik, može se hladiti dok se ne stvrdne. Ali postoji još jedan način oblikovanja tečnosti. Na primjer, gel za tuširanje, iako je tečan na dodir, ne širi se na dlanu, za razliku od šampona. Gel je tečnost sa okvirom od polimernih molekula. Formira trodimenzionalnu mrežu koja, poput sunđera, zadržava tečnost zbog svoje površinske napetosti. Okvir, s druge strane, zadržava svoj oblik zbog vlastite krutosti, a općenito se supstanca nalazi u srednjem stanju između tečnog i čvrstog stanja.

Tečnost se ne može ukloniti iz gela mehanički bez uništavanja okvira. Ali ako se povećanjem temperature i pritiska tečnost transformiše u superkritični fluid, može se pažljivo „izduvati“. U isto vrijeme, okvir će ostati netaknut, a nakon konačnog sušenja povećava se i njegova gustoća. Rezultat je super porozan čvrsti materijal nazvan aerogel. Prvi put je stvoren 1931. godine isparavanjem metanola iz kvarcnog skeleta. Danas kvarcni aerogel drži rekord za minimalnu gustoću čvrstog materijala - 1,9 kg / m3, što je samo jedan i pol puta gušće od zraka. Istovremeno, prilično je izdržljiv (može izdržati stostruku vlastitu težinu) i ima izuzetno nisku toplinsku provodljivost, što mu omogućava da se koristi kao grijač u zrakoplovnoj tehnici.

Na američkoj interplanetarnoj stanici "Stardust" korišćena je aerogel zamka za prikupljanje uzoraka kosmičke prašine. Nijedan drugi materijal ne bi mogao usporiti meteoroide a da ih ne otopi.

Matrjoška univerzuma

Na prijelazu iz 19. u 20. vijek postalo je jasno da atomi nisu najosnovniji sloj stvarnosti.

Degenerisani gas. Svjetlosni snopovi se ukrštaju bez stvaranja međusobne smetnje. Gasovi se miješaju u posudi i svaki zauzima cijeli volumen. Ali šta sprečava čvrste materije, poput duhova, da prolaze jedna kroz drugu? Zašto se atomi odbijaju jedan od drugog? Demokrit je to objasnio njihovom čvrstinom. Van der Waals - odbojne sile. Kvantna mehanika kaže da je sve o elektronima.

Jednačina koja ih opisuje kaže da ako su dva elektrona u istom stanju (sa istim položajima i brzinama), onda će prestati da postoje. Ali to bi narušilo principe očuvanja energije i naboja, tako da elektroni ne mogu imati isto kvantno stanje. Ovaj princip je poznat kao Paulijeva zabrana, po fizičaru koji ga je formulirao 1924. Upravo ta zabrana sprječava atome da zauzmu isto mjesto u svemiru, a distribuira elektrone oko atomskog jezgra preko ljuski s različitim energijama.

A Paulijeva zabrana će spasiti Sunce da se ne pretvori u crnu rupu. Sile gravitacije na Suncu uravnotežene su pritiskom njegove plazme zagrijane termonuklearnim reakcijama. Ali prije ili kasnije, gravitacija će prevladati i početi stiskati materiju, gurajući elektronske ljuske jednu u drugu i trgajući elektrone iz atoma. U rastućoj gužvi, jedini način da se elektroni povinuju Paulijevoj zabrani je da zauzmu stanja sve veće energije i brzine. Ispostavilo se: što je supstanca gušća, to se elektroni brže kreću i njihov pritisak je jači, i to bez obzira na temperaturu. Ovo stanje elektronskog plina naziva se degenerirano. Kada se jezgra atoma spoje 100 puta bliže nego u običnom kristalu, pritisak degenerisanih elektrona će ponovo uravnotežiti gravitaciju zvezde i kompresija će prestati. Takve superguste zvijezde nazvane su bijelim patuljcima zbog njihove visoke temperature i male veličine (100 puta manje od Sunca).

Nuklearna materija. Kada je 1911. Ernest Rutherford otkrio atomsko jezgro u eksperimentima na rasipanje alfa čestica, pokazalo se da je atom puka praznina. Njegove elektronske školjke čine samo 0,03% mase, a 99,97% je koncentrisano u jezgru, koje na njihovoj pozadini izgleda kao glava igle na fudbalskom terenu. Jezgro se sastoji od nukleona - protona i neutrona - interakcija između kojih nejasno podsjeća na interakciju čestica u tekućini pod djelovanjem van der Waalsovih sila, tako da je nuklearna materija poput superguste tekućine. Ima površinsku napetost, nukleoni mogu da ispare iz jezgra, talasi se mogu prevrnuti preko njega. Visoki talasi mogu dovesti do razdvajanja jezgra na dve kapi, odnosno do radioaktivnog raspada. A ako snažno gurnete dvije nuklearne kapi, savladavajući njihovo električno odbijanje, one će se spojiti - to je nuklearna fuzija.

Kao i elektroni, protoni i neutroni se pokoravaju Paulijevom isključenju i stoga se ne spajaju jedan s drugim. Kada zvezda nekoliko puta masivnija od Sunca propadne, pritisak u njenoj unutrašnjosti raste toliko da se degenerisani elektroni ubrzavaju skoro do brzine svetlosti. Pošto je nemoguće dalje ubrzati, pritisak prestaje da raste i kompresija se nastavlja. Tada elektroni počinju reagirati s protonima, pretvarajući ih u neutrone, kojima je potrebno manje prostora. Poštujući Paulijev princip, oni također degeneriraju, odnosno postižu ogromne brzine u uvjetima velike gustine. Hiljadama puta masivniji od elektrona, degenerisani neutroni su u stanju da izdrže mnogo veći pritisak. Nova ravnoteža nastaje sa gravitacijom. Svemirski objekat u kome se dospeva naziva se neutronska zvezda. To je ogromno (oko 20 km u prečniku) atomsko jezgro, koje se sastoji samo od neutrona, a njegova gustina je čak i veća od nuklearne. Vizitkarta napravljena od takve neutronske materije bila bi teška koliko i brana hidroelektrane Sajano-Šušenskaja.

Lako je pretpostaviti da i degenerisani neutroni imaju ograničenu sposobnost da izdrže gravitacionu kompresiju, ali nije jasno šta će se dogoditi ako je savlada. Obično se kaže da će doći do nezadrživog kolapsa u crnu rupu. Ali možda postoji još jedan nivo otpora koji gravitacija može susresti u dubinama neutronske zvijezde.

Kvark materija. Protoni sa neutronima ne mogu se prepoznati kao Demokritični atomi. Prema modernim konceptima, svaki od njih se sastoji od tri kvarka, koji su povezani gluonskim (od engleskog glue - "ljepilo") poljem. Ovo polje se veoma razlikuje od električnog. Ima šest naboja (tri boje i tri anti-boje), a sila interakcije ne opada sa rastojanjem, već raste. Na velikim udaljenostima kvarkovi se privlače tako da jednom snagom svoje "ljubavi" iz vakuuma stvaraju sebi nove partnere. Stoga se kvarkovi ne mogu izolovati i proučavati odvojeno, osim u kratkom trenutku.

Na Velikom hadronskom sudaraču, atomska jezgra se guraju brzinom skorom svjetlosti. Udar je toliko jak da se nuklearni materijal zagrijava do 10 triliona stepeni. Nukleoni se bukvalno raspadaju. Ispostavilo se da je između njih gusta mješavina kvarkova i gluona - kvark-gluonska plazma, koja je ispunila Univerzum mikrosekundu nakon Velikog praska. Poput nuklearne materije, kvark-gluonska plazma pomalo podsjeća na tečnost, budući da kvarkovi također poštuju Paulijevu zabranu: kada se približe, odbijaju se.

Ako sabijete veliku masu materije silom kojom se sudaraju jezgre u sudaraču, ali u isto vrijeme izbjegnete zagrijavanje do triliona stupnjeva, tada može nastati kvark materija. Možda se formira u dubinama najmasivnijih neutronskih zvijezda, koje bi onda trebalo nazvati kvark zvijezdama. Teoretski, hladna materija kvarka, nakon što je nastala, biće stabilna i neće se raspasti nakon što se pritisak ukloni. Odnosno, tokom sudara neutronskih zvijezda, kvark materija može prskati svemirom u trilionima "strapela" - kapljica čudne materije. Ako traka udari u Zemlju, prošiće se kroz nju, stvarajući seizmički signal neobičnog izgleda. Nekoliko takvih signala je čak otkriveno u seizmičkim zapisima iz 1993. godine, ali nema sigurnosti u njihovu interpretaciju.

Kvarkovi možda nisu ni posljednji nivo stvarnosti. Postoje teorije prema kojima se sastoje od preona. Ali čak i teoretičari govore o njima vrlo pažljivo.

Prema Demokritu, Univerzum je pokretna materija, atomi supstanci, a potonja praznina je stvarna kao i biće. Vječno pokretni atomi, povezujući se, stvaraju sve stvari, njihovo razdvajanje dovodi do smrti i uništenja ovih potonjih. Demokritov sistem, kao i druga starogrčka filozofska učenja, imao je dijalektičke karakteristike. Lenjin je vidio element dijalektike u samoj razlici između atoma i praznine.

Uvođenje koncepta praznine kao nebića od strane atomista imalo je duboko filozofsko značenje. Kategorija nebića je omogućila da se objasni nastanak i promjena stvari. Istina, kod Demokrita su biće i nebiće koegzistirali jedno pored drugog, odvojeno: atomi su bili nosioci množine, dok je praznina oličavala jedinstvo; to je bila metafizička priroda teorije. Aristotel je pokušao da to prevaziđe, ističući da vidimo „jedno te isto neprekidno telo, sad tečno, sad očvrsnuto“, dakle, promena kvaliteta nije samo jednostavno povezivanje i razdvajanje. Ali na svom savremenom nivou nauke, nije mogao dati odgovarajuće objašnjenje za to, dok je Demokrit ubedljivo tvrdio da je razlog za ovaj fenomen promena u količini međuatomske praznine.

Koncept praznine doveo je do koncepta prostorne beskonačnosti. Metafizičko obilježje antičkog atomizma očitovalo se i u razumijevanju ove beskonačnosti kao beskrajnog kvantitativnog gomilanja ili smanjenja, povezivanja ili razdvajanja trajnih "cigli" bića. Međutim, to ne znači da je Demokrit općenito poricao kvalitativne transformacije, naprotiv, one su imale veliku ulogu u njegovoj slici svijeta. Čitavi svjetovi se pretvaraju u druge. Odvojene stvari se također transformiraju, jer vječni atomi ne mogu nestati bez traga, oni rađaju nove stvari. Transformacija nastaje kao rezultat razaranja stare cjeline, razdvajanja atoma, koji tada čine novu cjelinu. Prema Demokritu, atomi su nedjeljivi, apsolutno su gusti i nemaju fizičke dijelove. Ali u svim tijelima oni su spojeni tako da između njih ostaje barem minimalna količina praznine; konzistentnost tijela ovisi o ovim prazninama između atoma.

Pored znakova Eleanskog bića, atomi imaju svojstva Pitagorine „granice“. Svaki atom je konačan, ograničen na određenu površinu i ima nepromjenjiv geometrijski oblik. Naprotiv, praznina, kao „neograničena“, nije ničim ograničena i lišena je najvažnijeg znaka istinskog bića – forme. Atomi nisu čulno perceptivni. Slične su česticama prašine koje lebde u zraku, a nevidljive su zbog premale veličine, sve dok na njih ne padne zraka sunca, prodirući kroz prozor u prostoriju. Ali atomi su mnogo manji od ovih zrna prašine; samo zrak misli, razum može otkriti njihovo postojanje. Oni su i neprimjetni jer nemaju uobičajene senzorne kvalitete - boju, miris, ukus itd.

Simplicije nam jasno kaže da su "Pitagorejci i Demokrit, ne bez razloga, tražeći uzroke čulnih kvaliteta, došli do oblika (tj. do atoma)". Svođenje strukture materije na elementarnije i kvalitativno homogenije fizičke jedinice od "elemenata", "četiri korena" i delimično čak i "semena" Anaksagore, bilo je od velike važnosti u istoriji nauke.

Proučavajući svjedočanstvo Teofrasta, Aristotelovog učenika, čiji su komentari poslužili kao primarni izvor mnogih kasnijih izvještaja o filozofiji grčkog predsokrata, uključujući i Demokrita, engleski učenjak Mac Diarmid primijetio je izvjesnu kontradikciju. Na nekim mjestima govorimo samo o razlici u oblicima atoma, na drugim - i o razlici u njihovom redu i položaju. Međutim, nije teško razumjeti: poredak i položaj (rotacija) mogu se razlikovati ne pojedinačnih atoma, već složenih tijela, ili grupa atoma, u jednom složenom tijelu. Takve grupe atoma mogu se nalaziti gore ili dolje (položaj), kao i različitim redoslijedom (poput slova HA i AH), što modificira tijelo, čini ga drugačijim. I premda Demokrit nije mogao predvidjeti zakone moderne biokemije, ali iz ove nauke znamo da, zaista, različitost dvije organske supstance istog sastava, na primjer, dva polisaharida, ovisi o redoslijedu u kojem se nalaze njihovi molekuli. su uređeni. Ogromna raznolikost proteinskih supstanci ovisi uglavnom o redoslijedu rasporeda aminokiselina u njihovim molekulima, a broj mogućih kombinacija pri njihovom kombiniranju je praktički beskonačan. Temeljne čestice materije, čije je postojanje Demokrit pretpostavljao, u sebi su u određenoj mjeri spojile svojstva atoma, molekula, mikročestice, kemijskog elementa i nekih složenijih spojeva.

Atomi su se također razlikovali po veličini, od čega je, pak, ovisila težina. Kao što znate, pretpostavka o atomskoj težini pripada Epikuru. Međutim, Demokrit je već bio na putu ovom konceptu, prepoznajući relativnu težinu atoma, koji su, ovisno o njihovoj veličini, teži ili lakši. Tako je, na primjer, najmanje i najglađe sferne atome vatre koji čine zrak, kao i ljudsku dušu, smatrao najlakšim atomima.

Demokritovo pitanje takozvanih amera ili "matematičkog atomizma" povezano je sa oblikom i veličinom atoma. Brojni starogrčki filozofi (Pitagorejci, Elejci, Anaksagora, Leukip) bavili su se matematičkim istraživanjima. Demokrit je nesumnjivo bio izvanredan matematički um. Međutim, Demokritova matematika se razlikovala od općeprihvaćene. Prema Aristotelu, ona je "ljuljala matematiku". Bio je zasnovan na atomističkim konceptima. Slažući se sa Zenonom da djeljivost prostora na beskonačnost vodi do apsurda, do transformacije u nulte veličine, od kojih se ništa ne može izgraditi, Demokrit je otkrio svoje nedjeljive atome. Ali fizički atom se nije poklapao sa matematičkom tačkom. Prema Demokritu, atomi su imali različite veličine i oblike, oblike, neki su bili veći, drugi manji. Pretpostavio je da postoje atomi u obliku kuke, u obliku sidra, hrapavi, ugaoni, zakrivljeni atomi - inače se ne bi lijepili jedan za drugog. Demokrit je vjerovao da su atomi fizički nedjeljivi, ali se u njima mogu razlikovati psihički dijelovi - točke koje se, naravno, ne mogu odbaciti, nemaju vlastitu težinu, ali su također proširene: Ovo nije nula, već minimalna vrijednost , dalje nedjeljiv, mentalni dio atoma - "amera" (nesretan). Prema nekim svjedočanstvima (među njima postoji opis tzv. "Demokritove oblasti" Giordana Bruna), u najmanjem atomu bilo je 7 amera: gornji, donji, lijevi, desni, prednji, zadnji, srednji . Bila je to matematika, u skladu s podacima čulne percepcije, koja je rekla da koliko god fizičko tijelo - na primjer, nevidljivi atom - takvi dijelovi (strane) u njemu uvijek mogu biti zamišljeni, nemoguće ga je podijeliti do beskonačnosti. čak i mentalno.

Od proširenih tačaka, Demokrit je napravio produžene linije, od kojih - ravni. Konus se, na primjer, prema Demokritu, sastoji od najtanjeg, senzualno neprimjetnog zbog svojih suptilnih krugova, paralelnih s bazom. Dakle, presavijanjem linija, uz dokaz, Demokrit je otkrio teoremu o zapremini stošca, koja je jednaka trećini zapremine valjka iste osnove i jednake visine; takođe je izračunao zapreminu piramide. Oba otkrića je Arhimed priznao (i već drugačije potkrijepio).

Autori koji su izvještavali o Demokritovim stavovima nisu imali dovoljno razumijevanja za njegovu matematiku. Aristotel i kasniji matematičari su ga oštro odbacili, pa je zaboravljen. Neki moderni istraživači poriču razliku između atoma i amera kod Demokrita ili vjeruju da je Demokrit smatrao atome nedjeljivim i fizički i teoretski; ali ovo drugo gledište dovodi do previše kontradikcija. Postojala je atomska teorija matematike, koja je kasnije oživljena u Epikurovoj školi.

Broj atoma je beskonačan, broj konfiguracija atoma je takođe beskonačan (raznovrstan), "jer nema razloga zašto bi bili sličniji od drugih." Ovaj princip ("ne više nego inače"), koji se u literaturi ponekad naziva principom ravnodušnosti ili različitih vjerovatnoća, karakterističan je za demokratsko objašnjenje Univerzuma. Uz njegovu pomoć bilo je moguće dokazati beskonačnost kretanja, prostora i vremena. Prema Demokritu, postojanje bezbrojnih atomskih oblika određuje beskonačnu raznolikost pravaca i brzina primarnih kretanja atoma, a to ih, zauzvrat, dovodi do susreta i sudara. Dakle, cjelokupna formacija svijeta je deterministička i prirodna je posljedica stalnog kretanja materije.

Jonski filozofi su već govorili o perpetual motionu. Međutim, ovaj stav je još uvijek bio povezan s hilozoizmom. Svijet je u vječnom pokretu, jer je po njihovom razumijevanju živo biće. Demokrit rešava pitanje potpuno drugačije. Njegovi atomi nisu živi (atomi duše su oni samo u vezi sa tijelom životinje ili osobe). Perpetualno kretanje je sudar, odbijanje, kohezija, razdvajanje, kretanje i pad atoma uzrokovanih početnim vrtlogom. Štaviše, atomi imaju svoje, primarno kretanje, koje nije uzrokovano trzajima: „trese se u svim smjerovima“ ili „vibriraju“. Potonji koncept nije razvijen; nije ga primijetio Epikur kada je ispravio Demokritovu teoriju o kretanju atoma uvodeći proizvoljno odstupanje atoma od prave linije.

U svojoj slici strukture materije, Demokrit je također polazio od principa koji je iznijela prethodna filozofija (formulisao ga je Melis, a ponovio Anaksagora) – principa očuvanja bića: „ništa ne nastaje ni iz čega“. Povezao ga je sa vječnošću vremena i kretanja, što je značilo određeno razumijevanje jedinstva materije (atoma) i oblika njenog postojanja. A ako su Eleanci vjerovali da se ovaj princip odnosi samo na inteligibilno "istinski postojeće", onda ga je Demokrit pripisao stvarnom, objektivno postojećem svijetu, prirodi.

Atomska slika svijeta izgleda jednostavno, ali je grandiozna. Hipoteza o atomskoj strukturi materije bila je najnaučnija po svojim principima i najuvjerljivija od svih, koju su ranije stvorili filozofi. Ona je na najodlučniji način odbacila većinu religioznih i mitoloških ideja o natprirodnom svijetu, o intervenciji bogova. Osim toga, slika kretanja atoma u svjetskoj praznini, njihovog sudara i kohezije je najjednostavniji model uzročne interakcije. Determinizam atomista postao je antipod Platonove teleologije. Demokratska slika svijeta je već naglašeni materijalizam, takvo filozofsko objašnjenje svijeta bilo je u antičkim uslovima što je više moguće suprotno mitološkom.

Sa stanovišta atomizma, Leukip i Demokrit su dosledno učili o beskrajnim svetovima. Prema njihovim pogledima, mnogi svjetovi istovremeno postoje u svemiru; oni su različiti (postoje i isti), na veoma različitim udaljenostima jedan od drugog i u različitim fazama razvoja. Svaki od njih se rađa, cvjeta i umire. Sudar ovih svjetova može uzrokovati kosmičku katastrofu. Sh. Mugler objašnjava ovo gledište na zanimljiv način: Demokrit ne govori o padu čitavih svjetova jedan na drugi - ovo je, prema Mugleru, pogrešno razumijevanje izvora - već samo o ispadanju (kako kažu Plutarh i Hipolit) pojedinačni atomi jednog svijeta u drugi (kozmičko zračenje, rekli bismo) u obliku izlivanja, što može biti štetno. Međutim, Hipolit zaista govori o sudaru svjetova, a ne atoma. Ali Plutarh takođe govori o ispadanju stranih tela na Zemlju kao izvoru bolesti; Lukrecije ima slične misli.

Na osnovu atomističke teorije, Demokrit izvlači grandioznu kosmogonijsku hipotezu. Kretanje poput vrtloga, prema Demokritu, bilo je uzrok formiranja našeg svijeta, a ovaj svijet, sada u svom vrhuncu, podliježe prirodnim zakonima Univerzuma. U procesu vrtložnog kretanja došlo je do kvalitativne diferencijacije materije. Kao rezultat djelovanja zakona privlačenja slično slično, atomi, manje-više jednolikog oblika, sjedinjeni zajedno, nastali su Zemlja i nebeska tijela, blistajući od brzine kretanja. Ali isti zakon je imao suprotan efekat; različiti atomi se odbijaju. Dakle, procesi privlačenja i odbijanja doveli su do formiranja čitavog okolnog svijeta. Ovdje su posebno relevantne riječi F. Engelsa koje su, za razliku od metafizičke prirodne nauke 17. - 18. vijeka. "Za grčke filozofe, svijet je u suštini bio nešto što je nastalo iz haosa, nešto što se razvilo, nešto što je postalo."

Sve što se događa u svijetu, prema Demokritu, nije podređeno natprirodnoj moći, već samo zakonu nužnosti. Demokrit je gnjavio potrebu kao beskonačan lanac uzročno-posledičnih veza. On nije tražio korijenski uzrok svijeta – on ga je poricao. Ali on je neprestano tražio uzročnu osnovu za sve vremenske pojave. O tome svjedoče naslovi čitavog ciklusa njegovih djela: "Nebeski uzroci"; "Vazdušni razlozi"; "Zemaljski uzroci"; "Uzroci požara i šta gori"; "Uzroci zvukova"; "Uzroci sjemena, biljaka i plodova"; "Uzroci živih bića"; "Mješoviti razlozi". U sastavu tehničkih eseja - "Razlozi za povoljno i nepovoljno", au etičkim bilješkama - "Razlozi za zakone".

Neki naučnici su pokušali da dovedu u pitanje autentičnost "Uzroka". Međutim, ovi pokušaji nemaju ozbiljne osnove. Iako su "Uzroci" navedeni na listi Diogena Laercija odvojeno od tetralogije, zadnja Diogenova fraza jasno ukazuje da se sve što je naveo u antici smatralo autentičnim, a samo "druga" djela (koja nisu uključena u listu) su ili djelomično izmijenjene ili neautentične. Pronalaženje uzroka pojava - to je, prema Demokritu, bio jedan od glavnih zadataka nauke i aktivnosti naučnika ("mudraca"). Čak i ako su naslovi "Razloga" netačno preneseni i ako je čuvena Demokritova izreka da je za njega bolje pronaći jedan razlog nego da zauzme perzijski tron ​​legenda, onda je čitav sadržaj prirodnih nauka i filozofskih odlomaka iz Demokrit svedoči da je glavna stvar za filozofa bila potraga za fenomenom uzročne pravilnosti. Socijalna filozofija, teorija osjeta, doktrina o poreklu žive prirode, pitanja zoologije, botanike, psihologije - to je bio opseg naučnih interesa Demokrita, sudeći po fragmentima koji su do nas došli. A razmatranje svakog pitanja bilo je zasićeno uzročnim objašnjenjima. Često su to imaginarna objašnjenja nastala iz oskudnog izvora činjenica po analogiji. Ali ovo je uvijek objašnjenje pojava prirodnim uzrocima, zbog čega Demokrit ima toliko tačnih zapažanja i briljantnih nagađanja.

Počevši od Aristotela, koji se držao teleološkog gledišta, odnosno tražio je “krajnji uzrok” i svrhovitost u prirodi, pa do kršćanskih pisaca koji su vjerovali u “božansko proviđenje”, svi protivnici materijalističkog determinizma napadali su Demokrita. .

Zapravo, Demokrit je bio toliko zanesen mogućnošću "kroz" kauzalnog objašnjenja svijeta da je sve vrste slučajnih događaja proglasio samo subjektivnom iluzijom generiranom nepoznavanjem pravih razloga za ono što se događa. Poznavanje njih, prema Demokritu, svaku šansu pretvara u nužnost.

Demokrit je, naširoko koristeći princip analogije između mikrokosmosa i makrokosmosa, koji je bio široko rasprostranjen u antici, naveo primjere u svojim spisima uglavnom iz ljudske prakse. Stoga Simplicije, kao i spomenuti Dionizije, smatraju da se Demokritovo poricanje slučaja ne odnosi na prirodne pojave.

Prema Demokritu, ako je osoba pronašla blago, to nije slučajno, jer je razlog bio iskopavanje zemlje ili sadnja masline. Drugi čovjek je sreo nekoga koga nije očekivao da će sresti; razlog je bio što je išao na pijacu itd. Svaka pojava ima svoj uzrok pa nema nesreće. Isto tako, svjetovi i stvari ne nastaju slučajno, već zbog sudara i odbijanja atoma, a cijeli kosmos - iz vrtloga. Prema nekim izvorima, Demokrit je vrtlog nazvao nužnošću, materijalizirajući koncept u materijalnom fenomenu. Ali, očigledno, tačnije bi bilo reći da je neophodnost kretanja atoma, koja je bila večna, nazvao vrtlozima. Ali u smislu teleologije Aristotela i njegovih komentatora, proces samokretanja atoma je okarakterisan kao "automatski", odnosno spontan, a ponekad i "slučajan", što je iskrivljenje Demokritovih pogleda.

Prema Epikuru, potreba za Demokritovom filozofijom je fatalna. Kritizirajući "fizičare", Epikur je napisao da je "bolje slijediti mit o bogovima nego biti rob predodređenosti (štovanja) od strane prirodnih znanstvenika", budući da neumoljiva nužnost ne ostavlja ni takvu nadu kao molitva. Možda je kao odgovor na kritiku Aristotela (koji je imao veći uticaj na njega), Epikur je, da bi opravdao slobodnu volju čoveka, izmenio teoriju kretanja atoma i dozvolio atomu da odstupi od prave linije prilikom pada. . Na kraju krajeva, i atomi duše se kreću, a ako zavise od lanca uzroka i posljedica koji se proteže do beskonačnosti, čovjek postaje rob nužnosti. K. Marx je u svojoj disertaciji pokazao da je ta razlika između sistema Demokrita i Epikura suštinska. Pokazalo se da je Epikurova ispravka anticipacija moderne nauke, koja je otkrila odnos nesigurnosti u kretanju mikročestica.

Ipak, ako razmislite o Demokritovim učenjima, postaje jasno da on nije bio fatalist. Odbacio je slučaj samo u njegovom direktnom značenju, odnosno negirao je slijepu "sudbinu". Bio je pristalica nužnosti kao prirodnog toka pojava. S druge strane, on je negirao neizbježnu sudbinu fatalista (i sudbinu - "Moira", koja je, prema grčkoj religiji, gravitirala nad osobom i, zapravo, također se pokazala samovoljna, koju je zarobio starogrčkih tragičara.

Sa stanovišta fatalizma (koji je u stoicizmu dobio klasičnu formu), svi događaji su predodređeni od nezaboravne prošlosti do sadašnjosti i budućnosti lancem uzroka i posljedica. Samo je Pseudoplutarh tumačio Demokritov stav na ovaj način. Međutim, ovaj fragment kaže da, budući da je kretanje atoma vječno, onda su u njemu ugrađeni i razlozi za sadašnjost. Ali za svaki fenomen, Demokrit je tražio određeni razlog, vršeći nesebičnu naučnu potragu, koja ne bi imala smisla da je stajao na stanovištu fatalizma. Demokritova etika je također lišena fatalizma i pretpostavlja slobodnu volju čovjeka; to je u potpunosti prepoznao Epikur, koji je, međutim, u tome vidio nedosljednost i vjerovao da kod Demokrita "teorija dolazi u sukob s praksom".

Pitanje prirode Demokritovog determinizma istraživao je sovjetski naučnik I. D. Rozhansky. U svojoj knjizi uporedio je kosmološke poglede Anaksagore i Demokrita. Prema Anaksagori, kada bi se kosmičko formiranje moglo dogoditi ne samo u našoj zemlji, već i na nekom drugom mjestu, onda bi ovaj svijet bio sličan našem po svemu. Ova tačka gledišta bila je povezana sa anaksagorskim shvatanjem kosmosa kao živog organizma koji se sam reprodukuje. Demokrit se sa ovim ne slaže. Nebrojeni svjetovi mogu biti potpuno različiti.

Kvantno računarstvo od Demokrita / Scott Aaronson; Per. sa engleskog - M.: Alpina non-fiction, 2018.

Radije bih pronašao jedno uzročno objašnjenje nego da postanem kralj Perzijanaca.

DEMOKRIT

Pa ipak zašto Demokrit? Počnimo od samog početka: ko je Demokrit? Neki stari Grk. Rođen je negdje oko 450. godine prije Krista. e. u tom istom dosadnom provincijskom grčkom gradiću zvanom Abdera, za koji su Atinjani govorili da sam vazduh u njemu rađa glupost. Prema mom izvoru, Wikipediji, on je bio Leukipov učenik. Zovu ga predsokratom, iako je u stvari bio Sokratov savremenik. To daje neku predstavu o tome kolika se važnost tome pridaje: "Pa da, predsokratovci... možda ih vrijedi spomenuti na prvom predavanju kursa." Inače, postoji legenda da je Demokrit jednom posetio Atinu posebno da bi se sastao sa Sokratom, ali kada ga je sreo jednostavno se nije usudio da kaže svoje ime.

Gotovo ništa od Demokritovih djela nije došlo do nas. Nešto je ostalo i prije srednjeg vijeka uključujući, ali do sada je izgubljeno. Podatke o njemu uglavnom dobijamo od drugih filozofa (npr. od Aristotela), koji spominju Demokrita da bi ga kritikovali.

Šta oni kritikuju? Demokrit je vjerovao da se cijeli Univerzum sastoji od atoma u praznini, koji se neprekidno kreću prema dobro definiranim i razumljivim zakonima. Ovi atomi se mogu sudarati jedan s drugim i odbijati kada se sudaraju, ili se mogu zalijepiti u veće objekte. Mogu biti različitih veličina, težina i oblika - možda su neke kugle, neke cilindri, a neke nešto drugo. S druge strane, Demokrit tvrdi da svojstva stvari, kao što su boja i ukus, nisu određena svojstvima atoma, već proizlaze iz interakcije mnogih atoma. Jer ako su atomi koji sačinjavaju okeane bili "po prirodi plavi", kako bi mogli formirati bijelu penu na vrhovima talasa?

Zapamtite, ovo je oko 400 godina prije Krista. e. Za sada je sve jako dobro.

Zašto Demokrit veruje da su sve stvari napravljene od atoma? On daje neke argumente, od kojih se jedan može formulirati njegovim vlastitim riječima na sljedeći način: pretpostavimo da imamo jabuku, i pretpostavimo da ova jabuka nije napravljena od atoma, već od nečeg kontinuiranog i čvrstog. Pretpostavimo dalje da uzmemo nož i prepolovimo jabuku. Jasno je da će tačke na jednoj strani pasti na prvi komad, a tačke sa druge strane na drugi, ali šta je sa tačkama koje se nalaze tačno na granici? Hoće li nestati? Ili će se udvostručiti? Hoće li simetrija biti narušena? Nijedna od ovih karakteristika ne izgleda posebno elegantno.

Inače, žestoki sporovi između atomista i antiatomista traju i danas. Raspravlja se o tome da li se prostor i vrijeme zapravo sastoje od nedjeljivih atoma na Planckovim skalama od 10−33 cm ili 10−43 s. Opet, fizičari imaju vrlo malo eksperimentalnih podataka na koje se mogu osloniti po ovom pitanju, i oni su u suštini u istoj poziciji kao što je bio Demokrit prije 2400 godina. Ako želite znati mišljenje neupućenog i ne previše upućenog laika o ovome, onda bih se kladio na atomiste. A argumenti koje bih koristio u ovom slučaju nisu potpuno drugačiji od onih koje je koristio Demokrit: oni se, opet, uglavnom zasnivaju na neizbježnim matematičkim poteškoćama s kontinuumom.

Jedan od rijetkih Demokritovih odlomaka koji su do nas došli jeste dijalog između razuma i osjećaja. Um započinje razgovor: "Samo po dogovoru među ljudima postoji slatkoća, po dogovoru - gorčina, po dogovoru - boja, u stvari postoje samo atomi i praznina." Za mene, ovaj jedan red već stavlja Demokrita u ravan s Platonom, Aristotelom i bilo kojim drugim antičkim filozofom koga se usuđujete nazvati: teško bi bilo preciznije u jednoj rečenici formulisati cijeli naučni svjetonazor koji će se pojaviti za 2000 godina! Ali dijalog se tu ne završava. Čula odgovaraju: „Glupi razum! Pokušavate li nas srušiti, iako od nas dobijate sve podatke?"

Prvi put sam sreo ovaj dijalog u Schrödingerovoj knjizi. Aha, Schrödinger! - vidite, polako idemo ka "kvantnom računarstvu" deklarisanom u naslovu knjige. Ne brinite, sigurno ćemo doći do njih.

Ali zašto bi Schrödinger bio zainteresovan za ovaj dijalog? Pa, zapravo ga je mnogo toga zanimalo. Nije bio sklon intelektualnoj monogamiji (a zapravo ni jednoj drugoj monogamiji). Ali jedan od mogućih razloga za njegovo interesovanje je činjenica da je bio jedan od osnivača kvantne mehanike - najneverovatnijeg, po mom mišljenju, otkrića 20. veka (koje ga prati teorija relativnosti sa malom marginom) - i teorija koja je hiljadugodišnjem sporu između razuma i osjećaja dodala potpuno novi aspekt, iako ga ona nije mogla riješiti.

O tome se radi: za bilo koje izolirano područje Univerzuma koje želimo razmotriti, kvantna mehanika opisuje evoluciju stanja ovog područja u vremenu, koje predstavljamo kao linearnu kombinaciju - superpoziciju - svih mogućih konfiguracije elementarnih čestica u ovoj oblasti. Dakle, ovo je vrlo ekstravagantna slika stvarnosti, u kojoj svaka određena čestica nije ovdje i nije tamo, već u svojevrsnom ponderiranom zbroju svih mjesta na kojima bi mogla biti. U isto vrijeme, teorija funkcionira. Kao što svi znamo, vrlo dobro opisuje „atome i prazninu“ o kojima je govorio Demokrit.

Ima i svojih poteškoća. Recimo, nije baš dobra situacija sa pouzdanim podacima koje daju osjetila. Šta je problem? Pa, ako ozbiljno shvatite kvantnu mehaniku, ispada da biste i sami, u teoriji, trebali biti u superpoziciji različitih mjesta u isto vrijeme. Uostalom, i vi ste napravljeni od elementarnih čestica, zar ne? Zamislite, posebno, da razmatrate određenu česticu koja se nalazi u superpoziciji dva položaja - A i B. U ovom slučaju, najnaivnije i najdoslovnije čitanje kvantne mehanike bi predvidjelo da bi se naš Univerzum trebao podijeliti na dvije "grane". ": u jednom je čestica u A i vi je vidite u A, a u drugom - čestica je u B i, shodno tome, vi je vidite u B! A šta mislite: da li se zaista dijelite na više kopija sebe kad god nešto pogledate? Ja lično ne osećam ništa slično!

Možda se pitate kako takva luda teorija može biti korisna fizičarima na najpraktičnijem nivou. Kako ona uopšte može da predviđa ako kaže, u suštini, da se sve što bi moglo da se desi zaista dešava? Pa, ja vam još nisam rekao da postoji posebno pravilo za ono što se dešava u trenutku kada merite - eksterno pravilo, "prikačeno", da tako kažem, uz same jednačine. Ovo pravilo u suštini kaže da vaš pogled na česticu tjera da donese odluku o tome gdje želi biti, i da čestica svoj izbor donosi vjerovatnoća. Zatim, pravilo vam govori kako tačno treba izračunati ove vjerovatnoće. I, naravno, računica je savršeno i uvjerljivo potvrđena.

Ali ovdje je problem: univerzum živi za sebe potajno, gleda svoja posla, i kako da znamo kada primijeniti ovo pravilo mjerenja, a kada ne? I općenito, šta se smatra "mjerom"? Teško je zamisliti da bi zakoni fizike rekli: "To i to se dešava dok neko ne pogleda, a onda se desi nešto sasvim drugo!" Pretpostavlja se da su zakoni prirode univerzalni. Oni bi trebali opisati ljudska bića na isti način kao supernove i kvazari: jednostavno kao ogromne i složene kolekcije čestica koje međusobno djeluju prema jednostavnim pravilima.

Tako bi, sa stanovišta fizike, sve bilo mnogo jednostavnije i jasnije kada bismo se u potpunosti riješili svih ovih gnjavaža sa "mjerenjima"! Tada bismo mogli reći, parafrazirajući Demokrita na današnji način: ne postoji ništa osim atoma i praznine, koja se razvija u kvantnoj superpoziciji.

Ali čekajte, ako ne gurnemo nos mjerenjima i ništa ne narušava iskonsku ljepotu kvantne mehanike, kako bismo onda "mi" (šta god ova zamjenica značila) ikada mogli dobiti bilo kakav dokaz da kvantna mehanika ispravno odražava stvarnost? Zašto smo svi jednoglasno vjerovali u ovu teoriju, koja je, čini se, u velikoj mjeri sputana samom činjenicom našeg postojanja?
Upravo tako izgleda moderna verzija demokratske dileme o kojoj se fizičari i filozofi raspravljaju skoro stotinu godina. Iskreno priznajem: nećemo to rješavati u ovoj knjizi.

I još nešto što neću učiniti u ovoj knjizi: neću vam nametati nijednu od mojih omiljenih "interpretacija" kvantne mehanike. Slobodni ste da se pridržavate bilo koje interpretacije koju vam savjest kaže da vjerujete. (Koje stavove imam? Pa, slažem se sa svakim tumačenjem u onoj mjeri u kojoj se tvrdi da problem postoji, a ja se ne slažem s njom u onoj mjeri u kojoj se tvrdi da je problem riješio!)

Vidite, baš kao što se religije mogu podijeliti na monoteističke i politeističke, tumačenja kvantne mehanike mogu se klasificirati prema načinu na koji pristupaju pitanju "stavljanja sebe u koherentnu superpoziciju". S jedne strane, imamo tumačenja koja, s velikim entuzijazmom, gule ovo pitanje pod tepih: ovo je tumačenje Kopenhagena i njegovi unuci, bajesovsko i epistemološko tumačenje. Sadrže, naravno, i kvantni sistem i mjerni uređaj, ali uvijek postoji linija između njih. Naravno, linija se može pomicati i zauzimati različite pozicije u različitim eksperimentima, ali u svakom eksperimentu je svakako prisutna. U principu, možete čak i mentalno staviti druge ljude na kvantnu stranu ove linije, ali sami uvijek ostajete na klasičnoj strani. Zašto? Zato što je kvantno stanje samo reprezentacija vašeg znanja, a vi ste, po definiciji, klasično biće.

Ali šta ako želite da primenite kvantnu mehaniku na ceo univerzum, uključujući i sebe? U epistemološkim tumačenjima, odgovor je jednostavno da se ovakva pitanja ne smiju postavljati! Inače, ovo je bio Borov omiljeni filozofski potez, njegov ubojiti argument: "Ne možete postaviti takvo pitanje!"

S druge strane, imamo interpretacije koje se ipak pokušavaju nositi s problemom stavljanja sebe u superpoziciju na različite načine: interpretacije više svjetova, Bohmova mehanika, itd.

Tvrdoglavim rješavačima problema poput nas, sve ovo može izgledati samo kao odlična rasprava o riječima – zašto bi nas bilo briga? I spreman sam da se složim sa ovim: da je zaista spor oko reči, onda ne bi bilo nikakve razlike i ne bi trebalo da brinemo o tome! Ali kao što je istaknuto kasnih 1970-ih. David Deutsch, mi smo u poziciji da smislimo eksperimente koji bi razlikovali interpretacije prvog i drugog tipa. Najjednostavniji eksperiment ove vrste bi bio da se stavite u stanje koherentne superpozicije i vidite šta će se dogoditi! Ili, ako je previše opasno, stavite nekog drugog u koherentnu superpoziciju. Ideja je da ako se ljudska bića redovno postavljaju u položaj superpozicije, onda bi pitanje povlačenja linije koja razdvaja "klasične posmatrače" od ostatka univerzuma bilo besmisleno.

Ali dobro, ljudski mozak je vodenasta, labava, aljkava stvar i možda ga ne bismo mogli održati u koherentnom stanju superpozicije 500 miliona godina. Šta može zamijeniti ovaj eksperiment? Pa, mogli bismo staviti kompjuter u stanje superpozicije. Što je kompjuter složeniji - što više liči na mozak i nas same, to dalje možemo pomaknuti samu "linu" između kvantnog i klasičnog. Kao što vidite, ostao je samo jedan mali korak od ovoga do ideje kvantnog računarstva.

Želio bih iz svega ovoga izvući opštiju pouku. Koja je svrha pokretanja razgovora o filozofskim pitanjima? Činjenica je da ćemo u budućnosti biti prilično aktivni u tome - u smislu praznog filozofskog brbljanja. Po tom pitanju postoji standardan odgovor: filozofija se, kažu, bavi intelektualnim čišćenjem, to su čistači koji dolaze za fizičarima i pokušavaju da dovedu stvari u red razvrstavajući ostavljeno smeće. Prema ovom konceptu, filozofi sjede u svojim stolicama i čekaju da se pojavi nešto zanimljivo u fizici ili u nauci općenito - kvantna mehanika, recimo, ili Bellove nejednakosti, ili Gödelov teorem; nakon toga oni (dajmo metaforu sa suprotnim predznakom) hrle na novinu, poput lešinara, i najavljuju: ah, to je ono što to zapravo znači.

Pa, na prvi pogled sve izgleda nekako dosadno. Ali kad se navikneš na ovakav posao, čini mi se da otkrivaš da je... ionako dosadno!

Mene lično prvenstveno zanima rezultat – potraga za rješenjima za netrivijalne, dobro definirane i još uvijek neriješene probleme. Koja je ovdje uloga filozofije? Želio bih predložiti zanimljiviju i uzvišeniju ulogu za filozofiju od one intelektualnog domara: filozofija može biti izviđač. Mogla bi biti pionirski istraživač – mapiranje intelektualnog pejzaža koji će fizika kasnije naseliti. Nisu sve oblasti prirodnih nauka bile ispitane od strane filozofije unapred, ali neke jeste. I u novijoj istoriji, mislim da kvantno računanje može poslužiti kao referentni primjer. Sjajno je, naravno, reći ljudima „Ćuti i broji“, ali je pitanje šta tačno treba da računaju. Barem u kvantnom računarstvu (moja specijalnost) ono što volimo da računamo - kapacitet kvantnih kanala, vjerovatnoće grešaka u kvantnim algoritmima - to su stvari koje nikome ne bi palo na pamet da broji da nije filozofije.